(57)【要約】【課題】複数本のファイバへの光入射や光検出を１台の装置で切替制御することにより、装置規模を大きくすることなく多数の生体患部を簡易な切替操作で、各患部の状況を時系列的に観察できる切替形イメージングファイバ装置を提供する。【解決手段】レーザ光源１０の光はＧＭ７で導かれたＩＦの開口部に入射し、この光は、先端部の光学系から出射され観察ターゲットに当てられる。観察ターゲットからの光は同じＩＦを戻り、ｆθ式対物レンズ３によって平行光にされ、ダイクロイックミラー６で反射され、結像レンズ１１を経由して撮像素子（ＣＣＤ）１２に入射し、モニタで観察することができる。複数のＩＦのうち任意の１本の開口部に光を入射するようにＧＭ７を切替制御することにより、任意のＩＦのみに光を集中させて観察を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端より観察対象に光を照明してその反射光を受光するタイプの生体の観察に用いるイメージングファイバ装置であって、
それぞれ先端部に光学系を備え、観察対象に光を照明する複数本のイメージングファイバと、
光源装置と、
前記光源装置からの光の進行方向を変更させる可動ミラー手段と、
前記光源装置からの光を前記複数本のイメージングファイバの１つの端面と略同じ面積の照射面になるように集光させる対物レンズ系とを備え、
前記可動ミラー手段を駆動することにより前記光源装置からの光を前記複数本のイメージングファイバ端面間で切り替え入射させることを特徴とする切替形イメージングファイバ装置。
【請求項２】
前記可動ミラー手段はポリゴンミラーまたはＧＬＶであり、該ポリゴンミラーまたはＧＬＶにより前記対物レンズ系に入射させる光の方向を変えることを特徴とする請求項１記載の切替形イメージングファイバ装置。
【請求項３】
前記可動ミラー手段はＦθ，ＧＭ，ＤＭＤ，ＡＯＭまたは水レンズであり、該Ｆθ，ＧＭ，ＤＭＤ，ＡＯＭまたは水レンズより前記対物レンズ系に入射させる光の画角を変えることを特徴とする請求項１記載の切替形イメージングファイバ装置。
【請求項４】
先端より観察対象に光を照明してその反射光を受光するタイプの生体の観察などに用いるイメージングファイバ装置であって、
複数本のイメージングファイバと、
前記複数本のイメージングファイバの端面を所定間隔で固定し、回転または直線移動可能な移動手段と、
光源装置と、
前記光源装置からの光を前記複数本のイメージングファイバの１つの端面と略同じ面積の照射面になるように集光させる対物レンズ系とを備え、
前記移動手段を駆動して前記イメージングファイバの端面を移動させることにより前記光源装置からの光を前記複数本のイメージングファイバ端面間で切り替え入射させることを特徴とする切替形イメージングファイバ装置。
【請求項５】
前記移動手段は前記複数本のイメージングファイバの端面を円周状に配置し回転させる回転レボルバ式，前記複数本のイメージングファイバの端面をベルトに一列に取り付け、ベルトを駆動するベルト送り式または前記複数本のイメージングファイバの端面をアレイ整列させて回転させるＩＦアレイ回転式で構成したことを特徴とする請求項４記載の切替形イメージングファイバ装置。
【請求項６】
前記各イメージングファイバは数千〜数万本のファイバ素線で構成されたことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の切替形イメージングファイバ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体などに設けられた複数の導入孔にそれぞれイメージングファイバを挿通し、各イメージングファイバ端面に入射させるレーザ光等を切り替えて各イメージングファイバ先端の患部などを観察するための切替形イメージングファイバ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の患部に達する導入孔を形成し、この部分にイメージングファイバを挿通し、イメージングファイバ先端より光を患部に照射し、患部からの反射光を受光し、顕微鏡やモニタなどで観察するシステムが実用に供されている。
多数の患部が存在する場合は、複数本のイメージングファイバそれぞれに対し個別に光を入射させ観察する装置を対応づけている。
かかる場合、各イメージングファイバを構成する内視鏡装置は個別に用意する必要があるため、装置の規模が大きくなるとともに煩雑な操作となり、効率的ではない。また、複数個所ある観察対象である患部に対し処置などを施しその経過や因果関係などを調べる場合には、各イメージングファイバから得られる観察像を時系列的な変化で捕らえることは不便である。
【０００３】
多数の光ファイバを用いて観察するファイバ装置としては特許文献１および２などに例示されている。
前者は腸管内視鏡に関するもので、多数の対物ファイバースコープ１０の内端部を２列に分けて直線上に近接配置し、このファイバースコープ１０の内端に近接させて１本のイメージ伝送ファイバーケーブル１５の先端部を長手方向に配置し、その先端にプリズム１６を取り付け、後方にマイクロモータ１９により駆動されるピニオン２０とラック１８を設けてケーブル１５の先端部分を長手方向に往復運動させプリズム１６により各ファイバースコープ１０の内端に伝送された映像を順次イメージ伝送ファイバーケーブル１５に転送してモニタに表示するものである。
しかしながらこの提案は腸管の内壁を多数の対物ファイバースコープ１０で観察するもので、生体内の離れた位置に存在する多数の患部をほぼ同時に観察する装置ではない。
【０００４】
後者は車両の前後、側方に多数設置された対物レンズ２０１〜９で取り込まれた画像を光ファイバ２１１〜９で接眼レンズ２２１〜９に伝送し、接眼レンズ２２１〜９からの画像は反射鏡２３をサーボモータ２４で駆動することによって光学走査して光電素子２５に導き電気信号に変換した後、制御・監視部２６に送るものである。
しかしながら、これは車の前後、側方に多数のファイバを配置し、対物レンズ２０１〜９で取り込んだ画像情報を反射鏡２３で順番に走査することにより複数本のイメージガイドに入射した光をモニタ画面に映し出すもので、観察対象に各ファイバからそれぞれ光を照射してその反射光を受光するものではない。そのため光源を導入する装置部分やイメージガイドの束ねた部分において各ファイバに光を入出射するための切替機構を持たない。また、生体用の各患部観察用のファイバとして用いることはできない。
【特許文献１】特開平１１−１９２２０４号公報
【特許文献２】特開平１０−２６０３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は生体内へ複数本のファイバ（内視鏡）を挿入する場合を主に想定するもので、その目的は複数本のファイバへの光入射や光検出を１台の装置で切替制御することにより、装置規模を大きくすることなく多数の生体患部を簡易な切替操作で、各患部の状況を時系列的に観察できる切替形イメージングファイバ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために本発明の請求項１は、先端より観察対象に光を照明してその反射光を受光するタイプの生体の観察に用いるイメージングファイバ装置であって、それぞれ先端部に光学系を備え、観察対象に光を照明する複数本のイメージングファイバと、光源装置と、前記光源装置からの光の進行方向を変更させる可動ミラー手段と、前記光源装置からの光を前記複数本のイメージングファイバの１つの端面と略同じ面積の照射面になるように集光させる対物レンズ系とを備え、前記可動ミラー手段を駆動することにより前記光源装置からの光を前記複数本のイメージングファイバ端面間で切り替え入射させることを特徴とする。
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において前記可動ミラー手段はポリゴンミラーまたはＧＬＶであり、該ポリゴンミラーまたはＧＬＶにより前記対物レンズ系に入射させる光の方向を変えることを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項１記載の発明において前記可動ミラー手段はＦθ，ＧＭ，ＤＭＤ，ＡＯＭまたは水レンズであり、該Ｆθ，ＧＭ，ＤＭＤ，ＡＯＭまたは水レンズより前記対物レンズ系に入射させる光の画角を変えることを特徴とする。
本発明の請求項４は、先端より観察対象に光を照明してその反射光を受光するタイプの生体の観察などに用いるイメージングファイバ装置であって、複数本のイメージングファイバと、前記複数本のイメージングファイバの端面を所定間隔で固定し、回転または直線移動可能な移動手段と、光源装置と、前記光源装置からの光を前記複数本のイメージングファイバの１つの端面と略同じ面積の照射面になるように集光させる対物レンズ系とを備え、前記移動手段を駆動して前記イメージングファイバの端面を移動させることにより前記光源装置からの光を前記複数本のイメージングファイバ端面間で切り替え入射させることを特徴とする。
本発明の請求項５は、請求項４記載の発明において前記移動手段は前記複数本のイメージングファイバの端面を円周状に配置し回転させる回転レボルバ式，前記複数本のイメージングファイバの端面をベルトに一列に取り付け、ベルトを駆動するベルト送り式または前記複数本のイメージングファイバの端面をアレイ整列させて回転させるＩＦアレイ回転式で構成したことを特徴とする。
本発明の請求項６は、請求項１，２，３，４または５記載の発明において前記各イメージングファイバは数千〜数万本のファイバ素線で構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成によれば、装置規模を大きくすることなく多数の生体患部を簡易な切替操作で、各患部の状況を時系列的に観察することができる。ＩＦの本数を無制限にでき、切り替える光は１本のＩＦに集中できる。ＧＬＶを用いることによりＩＦを色で分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による切替形イメージングファイバ装置の実施の形態を示す概略図で、光学切替方式で可動ミラー（ＧＭ）を用いた例である。
１ａ〜１ｎはイメージングファイバ（以下「ＩＦ」という）であり、先端部２ａ〜２ｎはそれぞれ観察ターゲットに対し光を照射し、その反射光を取り入れるための光学系が取り付けられている。ＩＦ１ａ〜１ｎの他端は光取り込みのための開口部であり、切替部４内で所定位置に配置されている。
ＩＦ１ａ〜１ｎは多数の光ファイバ素線を束ねて構成されており、一定の弾力性（軟性）を有し、所定の曲率以下にならないようにして曲げることが可能である。
【０００９】
レーザ光源１０から送出されるレーザ光は、凹レンズ９により発散しコリメータレンズ８に入射する。コリメータレンズ８では発散光は平行光になり、可動ミラーであるＧＭ７で切り替えられ、ダイクロイックミラー６を通過し、ｆθ式対物レンズ３で収束させられ、切り替えられたＩＦ１ａ〜１ｎ（いずれか１つ）の開口部に入射する。
開口部に入射した光は、多数の光ファイバ素線を経由して先端部の光学系に到達する。光学系から射出した光が観察ターゲットに当たることにより発せられる光（例えば蛍光）は光学系を経由して元の開口部に戻る。
【００１０】
開口部から出射した光は、ｆθ式対物レンズ３によって平行光になり、ダイクロイックミラー６で反射し、結像レンズ１１を経由して撮像素子（ＣＣＤ）１２に入射する。そして撮像素子１２で電気信号に変換され、変換された電気信号は撮像素子制御部へと導かれる。
ＧＭ７を、複数のＩＦのうち任意の１本の開口部に光を入射するように切替制御することにより、任意のＩＦのみに光を集中させて観察を行うことができる。
この実施の形態の画角制御を行う可動ミラーは、上記方法以外に水レンズなどを使用することができる。また、ポリゴンミラー，ＧＬＶ（ｇｒａｔｉｎｇ，ｌｉｇｈｔ，ｖａｌｖｅ）を用いても同様に切り替えることが可能である。
【００１１】
図２は、本発明による切替形イメージングファイバ装置の他の実施の形態を示す概略図で、機械式切替方式で切替円盤を用いた例である。
イメージングファイバ１ａ〜１ｎの構成およびコリメータレンズ８，ダイクロイックミラー６，ｆθ式対物レンズ３，結像レンズ１１，撮像素子１２の構成および配置は図１の構成と同じであるので、その部分の説明は省略する。ＩＦ１ａ〜１ｎの他端の光取り込みのための開口部は切替円盤１４にそれぞれ支持されている。
【００１２】
レーザ光源１０から出力されるレーザ光は、凹レンズ９により発散しコリメータレンズ８に入射する。コリメータレンズ８では発散光は平行光になり、ダイクロイックミラー６を通過し、ｆθ式対物レンズ３で収束させられ、ＩＦの任意の１本の開口部に入射する。
切替円盤１４で、複数のＩＦのうち任意の１本の開口部に光を入射するように切替制御することにより、任意のＩＦのみに光を集中させて観察を行うことができる。
機械式切替方式では、上記切替円盤以外にベルト送り方式，ＩＦアレイ回転方式を用いることができる。
【００１３】
図３は、上記ＧＭ（ガルバノメータ）装置の詳細を示す図で、ダイクロイックミラーを含む観察光学系を省略して示したものである。
ＧＭ３２はＧＭコントロール回路３３により、ＩＦ１ａ〜１ｎの開口部位置に対応する角度に回転制御される。光源からの光はコリメータレンズ８により平行光に収束され、ＧＭ３２によって反射されｆθ式対物レンズ３で収束されてＩＦの開口部に入射する。
この例はＩＦ１ｃに入射している状態を示しており、例えばＩＦ１ｄに切り替えるには、ＧＭコントロール回路３３の制御によってθ度回転させれば、ＩＦ１ｄに光を入射できる。さらに他のＩＦに切り替えるには各ＩＦ対応の角度になるようにＧＭ３２を角度制御すれば、順番またはランダムに切替可能である。
【００１４】
図４は、回転式レボルバ方式の詳細を示す図である。
切替円盤１４の円周に沿ってＩＦ１ａ〜１ｎの他端開口部２ａ〜２ｎが等角度間隔で固定され、それぞれの開口部に、集中された光が入射できるようになっている。
切替円盤１４の中心には回転軸１５が固定され、その先端にプーリ２０ａが取り付けられている。モータ１８の出力軸にもプーリ２０ｂが固定され、このプーリ２０ｂとプーリ２０ａとの間にベルト１９が掛け渡され、モータの回動により切替円盤１４が従動するようになっている。プーリ２０ｂの直径に対しプーリ２０ａの直径を大きくしてあり、モータの回転は減速されて切替円盤１４に伝達される。
【００１５】
この例は集中光が切替円盤１４の右外周部に照射されるように設定されており、モータ１８の回転によりＩＦ１ｂの開口部２ｂが照射位置に位置付けられレーザ光１７はＩＦ１ｂに入射する。切替円盤１４は時計方向に１８０度，反時計方向に１８０度回動するように制御され、すべてのＩＦへの切替を可能にしている。
なお、切替円盤１４が時計方向または反時計方向に１８０度回転すると、その分捩じれるが、ＩＦ１ａ〜１ｎの材質は軟性でフレキシビリィがあるため、この角度範囲内であれば機械的な支障が生じることはない。
【００１６】
図５はイメージングファイバ先端部の光学系の構成を示す図である。
素線を束ねたＩＦ２４はカバー２２に収容されており、その先端にレンズ２５が配置されている。カバー２２はその先端に透明部２１が取り付けられ密閉されている。ＩＦ２４の先端から出射した光はレンズ２５で収束され透明部２１を透過して観察ターゲット２６に照射される。生体には蛍光を発する液剤が注入されており、観察ターゲット２６に所定波長の光が当たると、蛍光が放射される。蛍光はレンズ２５で収束されてＩＦ２４に入射し、観察用光学系に戻る。
【００１７】
図６は、本発明による切替形イメージングファイバ装置の使用状態を説明するための図である。
切替形マルチイメージングファイバ装置３０は各ＩＦの他端開口部を収容しており、ｆθ式対物レンズ３，ダイクロイックミラー６，コリメータレンズ８，凹レンズ９，結像レンズ１１，撮像素子（ＣＣＤ）１２などを内蔵している。撮像素子１２の出力は、制御回路３０ａ内の撮像素子制御部に接続されている。また、レーザ光源１０と光導波路で接続され、レーザ光が凹レンズ９に導かれるようになっている。さらにモニタ２９に接続されている。
操作部２５はボタンスイッチやスライドスイッチなどから構成され、該操作部２５の操作信号は制御回路３０ａに送られる。制御回路３０ａは切替形マルチイメージングファイバ装置３０全体を制御する回路で、可動ミラーがＧＭであればＧＭコントロール回路３３を含んでおり、操作信号に基づきモニタ２９およびレーザ光源１０をオン，オフ制御したり、モニタ２９の画像表示範囲を制御する。また、光を供給すべきＩＦの指定信号に基づき、指定されたＩＦの開口部に切り替えるようにＧＭ３２を回転制御する。
【００１８】
モニタ２９は、指定したＩＦの対応の画像を画面の一部分、またはをフル画面で表示することができ、他のＩＦに切替制御して同様に表示することができる。したがって、１台の切替形マルチイメージングファイバ装置３０で多点計測が可能となる。
この例は生体２８の複数箇所（６箇所）に孔を開けＩＦを挿入した状態を示しており、第１〜第ｎの観察ターゲット２７ａ〜２７ｎに光を照射し、各観察ターゲットからの光を撮像素子に受光し画像処理し、モニタ２９の画面の一部またはフル画面にＩＦの観察ターゲットの画像を切替観察するものである。
【００１９】
図６の実施の形態は、１台の装置で生体の複数箇所を観察する例を示しているが、１箇所の観察ターゲットに対し、異なる角度から観察することも可能である。
この切替方式は、ＩＦの本数を無制限にすることができ、各ＩＦに光を集中させて順番またはランダムに切替え各観察ターゲットを計測することができる。
【００２０】
以上の実施の形態では、光学切替方式としてＧＭを用いた例を示したが、この他にＡＯＭ（アコースティックオプティカルソジュレータ），ＤＭＤを用いても角度切替を行うことが可能である。また、ポリゴンミラーやＧＬＶ（ｇｒａｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｖａｌｖｅ）を用いることができる。ＧＬＶを用いた場合にはＩＦを色で分離して使用することも可能である。さらに機械切替方式として回転レボルバ式の例を示したが、ベルト送り式，ＩＦアレイ回転式を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
生体の導入孔などに各イメージングファイバを挿通して患部に光を入射し、その反射光を受光して１つのファイバ装置で多数個所の患部を観察できるようにした切替形イメージングファイバ装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による切替形イメージングファイバ装置の実施の形態を示す概略図で、可動ミラーを用いた例である。
【図２】本発明による切替形イメージングファイバ装置の他の実施の形態を示す概略図で、切替円盤を用いた例である。
【図３】ＧＭ装置の詳細を示す図である。
【図４】回転式レボルバ方式の詳細を示す図である。
【図５】各イメージングファイバの先端の光学系の例を示す図である。
【図６】本発明による切替形イメージングファイバ装置の使用の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ａ〜１ｎ  イメージングファイバ（ＩＦ）  
２ａ〜２ｈ  イメージングファイバ先端    
３  ｆθ式対物レンズ
４  切替部  
６  ダイクロイックミラー
７  可動ミラー（ＧＭ）
８  コリメータレンズ
９  凹レンズ
１０  レーザ光源
１１  凸レンズ（結像レンズ）  
１２  撮像素子（ＣＣＤ）
１４  切替円盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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